Nachhaltigkeit in der Industrie Das Potenzial industrieller Datenräume

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Die Digitalisierung der Industrie ist zwar noch längst nicht abgeschlossen. Dennoch lohnt sich ein Blick auf den darauffolgenden Schritt: die Nutzung industrieller Datenräume. Schon heute werden damit die Weichen für eine grünere Industrie gestellt.

126 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente haben Industrieunternehmen in Deutschland laut Umweltbundesamt im vergangenen Jahr erzeugt. Damit landet die Industrie auf dem unrühmlichen dritten Platz der Sektoren, die derzeit am meisten CO₂-Emissionen ausstoßen – hinter der Energiewirtschaft und dem Verkehr. Sollen die deutschen und die europäischen Klimaziele tatsächlich erreicht werden, besteht hier also dringender Handlungsbedarf. Doch wie genau kann es den produzierenden Unternehmen hierzulande gelingen, sich in Zukunft klimafreundlicher aufzustellen?

Pauschal lässt sich diese Frage zwar nicht beantworten. Schließlich hängt die Menge der CO₂-Emissionen entscheidend davon ab, um welches herzustellende Produkt es sich handelt. Auch die Größe der Unternehmen hat einen nicht unerheblichen Einfluss darauf, wie viele finanzielle Mittel den Firmen überhaupt für die grüne Transformation zur Verfügung stehen.

Nichtsdestotrotz gibt es einen Hebel, der sowohl für KMU als auch für größere Unternehmen – auch unabhängig ihrer Branchenzugehörigkeit – von Bedeutung ist und den es entsprechend zu nutzen gilt: der Aufbau und die Nutzung industrieller Datenräume.

Vernetzung der Industrieunternehmen ist unerlässlich

Schon das Fraunhofer Institut für Software- und Systemtechnik ISST hat in einer Vorstudie zur Manufacturing-X-Initiative aus dem Jahr 2023 hervorgehoben, welche vielfältigen Möglichkeiten geteilte Datenräume bergen und wie wichtig ihre Entwicklung für die Zukunftsfähigkeit des Wirtschaftsstandortes Deutschland ist. Manufacturing-X ist eine interoperable Datenplattform für die vierte industrielle Revolution, die von der Plattform Industrie 4.0 ins Leben gerufen wurde.

In der Vorstudie des Fraunhofer ISST heißt es etwa: „Für den Umbau von Wirtschaft und Gesellschaft hin zur Nutzung regenerativer Energiequellen und darauf aufbauendem Materialeinsatz (…) ist die datentechnische Interaktion der Beteiligten in den verschiedenen Industrien erforderlich.“

Um künftig Ressourcen sparen zu können, braucht es eine Vernetzung der Industrieunternehmen untereinander. Das schließt nicht nur die Energieeinsparung mit Blick auf ein grüner werdendes Stromnetz ein, sondern umfasst vor allem auch die Themen CO₂-Fußabdruck und Materialeigenschaften, die insbesondere für die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft erforderlich sind. Nur, wenn wirklich umfassende Informationen über die Eigenschaften und CO₂-Emissionen eines Produkts entlang der gesamten Lieferkette vorliegen, werden überhaupt Einsparpotenziale sichtbar.

In Zeiten steigenden Umweltbewusstseins ist der CO₂-Fußabdruck eine unverzichtbare Kennzahl für Unternehmen, um ihre Klimaschutzbemühungen messbar zu machen. Er umfasst sowohl die direkten CO₂-Emissionen eines Unternehmens als auch die indirekten Emissionen, die aus den Aktivitäten entlang der gesamten Lieferkette resultieren. Besonders die Erfassung der indirekten CO₂-Emissionen stellt viele Unternehmen vor große Herausforderungen, da sie auf die Daten von Zulieferern und anderen Partnern angewiesen sind.

Industrielle Datenräume bieten hier eine vielversprechende Lösung. Durch digitale Wertschöpfungsketten können Unternehmen die erforderlichen Daten in Echtzeit austauschen und so eine präzise und umfassende Berechnung ihrer CO₂-Emissionen durchführen.

Digitaler Zwilling und Digitaler Produktpass

Nachhaltiges Wirtschaften entlang der gesamten Lieferkette

Digitalisierung der Fertigungsprozesse

Damit ein solcher zielgerichteter Datenaustausch möglich wird, müssen zunächst einige Voraussetzungen erfüllt werden. Dazu zählt etwa die grundsätzliche Digitalisierung der Fertigungsprozesse. Genau an dieser Stelle stoßen aktuell jedoch noch viele Unternehmen an ihre Grenzen. Die benötigten Softwarelösungen sind oft komplex und erfordern spezifisches Fachwissen, was die Digitalisierung der Fertigung wiederum sehr zeit- und kostenintensiv macht. Und zweitens werden für den Austausch über die Datenräume einheitliche Standards und eine sichere Plattform benötigt.

Die Manufacturing-X-Initiative erforscht die für die Umsetzung von Datenräumen notwendigen Technologien und Governance-Strukturen. Die Umsetzung erfordert aber eine Digitalisierung von Unternehmen, gemeinsame Standards und den Aufbau geeigneter Test- und Prototyping-Umgebungen, um Lösungen zu testen und zu integrieren.

AAS Dataspace for Everybody

Eine der großen Herausforderungen besteht nämlich darin, Unternehmen jeder Größe die Vorteile industrieller Datenräume zugänglich zu machen. Diesem Thema hat sich das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE angenommen und gemeinsam mit renommierten Partnerunternehmen eine Software-as-a-Service-Lösung entwickelt, die es gerade KMU ermöglicht, Fertigungsprozesse zu digitalisieren, Digitale Zwillinge und Verwaltungsschalen zu erstellen und diese in Datenräume zu integrieren.

Konkret ist die Rede vom AAS Dataspace for Everybody. Dahinter verbirgt sich eine Plattform, mit deren Hilfe sich Daten und vorkonfigurierte Softwarelösungen auf Grundlage der Open-Source-Middleware Eclipse BaSyx unkompliziert teilen lassen. Die Industrie-4.0-Lösung Eclipse BaSyx wurde vom Fraunhofer IESE und zahlreichen weiteren Partnern bereits seit 2016 im Rahmen des Forschungsprojekts BaSys 4.0 konzipiert und seither kontinuierlich weiterentwickelt. Inzwischen können mit Eclipse BaSyx auch kleinere und mittlere Unternehmen standardisierte Digitale Zwillinge entlang ihrer Fertigungsprozesse erstellen.

Softwarecontainer als Prototypen

Als eine Schlüsseltechnologie haben sich dabei Verwaltungsschalen als technische Grundlage für Digitale Zwillinge bewährt. Diese integrieren sich nahtlos in Produktionsprozesse und realisieren digitale Stellvertreter für Produkte und Geräte, aber auch für Prozesse, Arbeitsplätze und alle anderen relevanten Assets. In Kombination mit dem AAS Dataspace for Everybody heißt das wiederum: Die nun erstellten Digitalen Zwillinge lassen sich anschließend in unternehmensübergreifenden Datenräumen entlang von Lieferketten teilen – souverän und unter Einhaltung klar definierter Vorgaben.

Die Kombination, bestehend aus vorkonfigurierten Softwarecontainern auf Grundlage von Eclipse BaSyx, ist am Markt bislang absolut einzigartig und stellt somit eine wichtige Weiche für die Etablierung flächendeckender Datenräume.

Aktuell haben Unternehmen bereits die Chance, die Softwarecontainer als Prototypen zu testen. Das heißt: Interessierte Firmen können Daten bereits im Datenraum ablegen, diese mit anderen Unternehmen teilen und so unverbindlich herausfinden, welches Potenzial ihnen ein industrieller Datenraum bietet.

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